超硬平板 は、その極めて高い硬度と耐摩耗性の特性により、様々な産業分野で使用されている重要な材料です。この記事では、超硬平板の組成、特性、用途、仕様、価格、比較など、超硬平板の包括的な概要を説明します。
概要
超硬平板は、通常2000HVをはるかに超える硬度を持つ超硬合金から作られた平板です。超硬プレートは、高い接触応力、摩耗、腐食、動的衝撃を伴う用途において、一般的な鋼板と比較して優れた耐摩耗性、強度、耐久性を提供します。
超硬平板に関するいくつかの重要な詳細：
- タングステンカーバイドにコバルト、チタン、タンタルカーバイドなどを加えた超硬合金製。
- グレードにより、硬度は85HRAから95HRAまで。
- 最大3500MPaの引張強さ、非常に高い圧縮応力にも耐えられる
- 曲げ応力に対する剛性と耐性も非常に高い。
- 化学的に不活性で、腐食や酸化に強い。
- 極低温から～1000℃までの温度変動に耐える
- 熱膨張が小さく、スチールよりも寸法安定性が高い。
- 導電性、耐熱衝撃性、非磁性
超硬フラットプレート 構成
超硬合金の金属組成には、以下の主要元素が含まれている：
| エレメント | 組成範囲 |
|---|---|
| 炭化タングステン | 85-97% |
| コバルト | 3-12% |
| 炭化チタン | 0-8% |
| 炭化タンタル | 0-8% |
炭化タングステンは、超硬合金に極めて高い硬度、強度、剛性、耐摩耗性を与える主成分である。コバルトは、炭化物粒子をつなぎ合わせるマトリックス・バインダーとして機能する。チタン、タンタルの炭化物を加えると、さらに特性が向上する。
これらの金属炭化物とバインダーの相対的な割合は、特定の用途に最適化されたさまざまな等級の超硬合金を得るために変えることができる。粉末冶金の製造工程は、結合剤マトリックス中の炭化物化合物の非常に均質な混合と分布を可能にします。
機械的特性
炭化タングステン平板の優れた機械的特性を以下に紹介する：
| プロパティ | 価値観 |
|---|---|
| 硬度 | 95HRAまで |
| 圧縮強度 | 最大8 GPa |
| 曲げ強度 | 3.5GPaまで |
| 破壊靭性 | 最大45 MPa√m |
| ヤング率 | 500-700 GPa |
90HRA以上の高硬度により耐摩耗性に優れ、研磨面やスラリーに対する加工に適している。強度と剛性の値は代替材料よりもはるかに高く、頑丈な構造部品への使用が可能です。また、広い温度範囲にわたって優れた寸法安定性を示し、熱放散のための高い熱伝導性を持っています。
耐食性と耐摩耗性
超硬製プレートは、優れた耐性を発揮する：
- 研磨剤と接着剤の摩耗
- 固体粒子の浸食
- フレッティング摩耗
- キャビテーションとスラリー浸食
- 酸、アルカリ、有機化学薬品による腐食
- 1000℃までの耐酸化性
耐摩耗性と耐食性の主なメカニズムは、タングステンやその他の炭化物の高い化学的不活性と硬度である。コバルト・バインダーも気孔を埋めることで貢献している。
炭化物グレードを適切に選択することで、粒子を含んだ流体や水没した強酸性の化学薬品に長期間さらされるような、極めて過酷な浸食腐食条件下でも長寿命が保証されます。
超硬平板の用途
超硬平板の使用が役立つ典型的な用途には、次のようなものがある：
| 産業 | コンポーネント | メリット |
|---|---|---|
| 鉱業 | シュートライナー、ホッパープレート | 耐摩耗性と耐侵食性 |
| 浚渫 | インペラ、スラリーパイプ | 硬い粒子の取り扱い |
| 石油・ガス | バルブ部品、ノズル | 耐摩耗性・耐腐食性 |
| スチール | ローラー、ダイブロック | 強度と熱安定性 |
| セメント | 粉砕ドラム、セパレーターコーン | 耐摩耗性 |
| 紙・パルプ | リファイナープレート、スクリューコンベア | 浸食や化学薬品に強い |
| 農業 | プラウ刃、フィードカッター | 土中での耐摩耗性 |
| 食品加工 | カッティングブレード、ノズル | 耐腐食性と耐バクテリア性 |
超硬合金の一貫した材料特性と組成は、最も過酷な使用条件下でも信頼性が高く、予測可能な長期性能を可能にします。
用途別超硬合金グレード
| 申し込み | 推奨グレード |
|---|---|
| 耐摩耗性 | 微細な1ミクロン以下の炭化物を含む微粒グレード |
| 耐食性 | 10%を超えるコバルト・バインダーを使用したグレード |
| 高硬度 | 超微粒子またはナノ粒<0.5ミクロン炭化物 |
| 耐衝撃性 | TiCとTaCを一部含むグレード |
| 高強度 | 中 ～2～6ミクロンの炭化物粒子 |
仕様
超硬プレートは、アプリケーションの要件に応じて、標準またはカスタムの形状とサイズでご利用いただけます：
標準サイズの範囲：
- 厚さ：2mm～300mm
- 幅と長さ：それぞれ2000mm x 5000mmまで
表面仕上げ：
- 1ミクロンRa以下の精密研削仕上げ
- ポリッシュ仕上げも可能
平坦度公差：
- 最大0.02mm/リニアフィート
- 精密な公差まで機械加工と研磨が可能
カスタムシェイプ：
- 切削加工、プロファイル加工で複雑な形状も成形可能
- 円筒容器ライニング用成形板
- ネジ穴、インサート、図面通りの輪郭
グレードと基準
| スタンダード | グレード | 硬度範囲 |
|---|---|---|
| ISO 513 | C1、C2、C3など。 | 95HRAまで |
| ASTM B274 | A、B、C、Dなど。 | 88-93 HRA |
| DIN/EN | K01、K05、K10など。 | 85-90 HRA |
グレードは、用途、必要な特性、準拠する国際規格などに基づいて選択される。独自のカスタムグレードも提供しています。
価格 の 超硬平板
価格帯
- Kgあたり$20～$300
- 1プレートあたり$50～$1000
大量注文の場合、一括割引あり。
価格ドライバー：
- カーバイドのグレードと純度
- 公差と仕上げ
- 注文数量
- カスタマイズのレベル
- 地域の関税と税金
コスト削減のヒント
- 生産中の標準サイズと一般的なグレードを選択
- 複数の小口注文を組み合わせることで、一括価格のメリットを享受できます。
- 予測可能なリードタイムを長くする
- 大量使用のための年間料金契約を結ぶ
- 地元メーカーを認定し、物流を節約
代替品との価格比較：
| 素材 | 価格/Kg |
|---|---|
| 炭化タングステン | $100-300 |
| ステンレス鋼 | $5-15 |
| 硬化鋼 | $10-25 |
| 鋳鉄 | $2-6 |
| クロムカーバイド・オーバーレイ | $30-60 |
超硬プレートは、非常に頻繁な交換が必要な安価な代替品と比較して、はるかに優れた摩耗特性とライフサイクルコストの利点を提供します。生産性とメンテナンスの節約は、高い初期価格を上回ります。
メーカー＆サプライヤー
超硬プレートの世界的な大手サプライヤーには、以下のようなものがある：
| 会社概要 | 所在地 | グレード | 能力 |
|---|---|---|---|
| ケナメタル | アメリカ、ドイツ | K01-K40、カスタム | 鋳造、機械加工 |
| サンドビック | スウェーデン、インド | GC20、カスタム | フルレンジ製造 |
| 三菱マテリアル | 日本 | カスタム | 鋳造、表面処理 |
| イスカー | イスラエル, アジア | C1-C5 | カッティング、プロファイリング |
| 京セラ | 日本 | カスタム・ウルトラファイン | 高度な粉末加工 |
これらのブランドメーカー以外にも、数多くの地域メーカーや機械工場が、標準または特注の超硬プレートの加工や仕上げサービスを提供している。
特定の用途に合わせた超硬部品を共同で設計・製造できるサプライヤーを選択することで、最高の性能が得られます。標準的な在庫を持つ地元の販売業者は、汎用的なニーズに対応できます。
代替案との比較
対ステンレス鋼
| カーバイド | ステンレス鋼 | |
|---|---|---|
| 硬度 | はるかに高い ~90 HRA | 低い ～200 BHN |
| 強さ | より高い 2-4X | 中程度 |
| 耐摩耗性 | 硬度が非常に高い | 特に耐摩耗性が低い |
| 耐食性 | ほとんどの化学物質を多く含む | ほとんどの酸、アルカリは高い |
| 耐熱温度 | 550℃を超えるとより良い | より低い軟化点 |
| 相対価格 | 5～10倍のコスト | より低い |
| 加工のしやすさ | チャレンジング | 機械加工が容易 |
対硬化工具鋼
| カーバイド | 硬化鋼 | |
|---|---|---|
| 硬度保持 | 高温に強い | 500℃を超える急速降下 |
| 熱特性 | より高い寸法安定性 | より高い膨張係数 |
| 耐破壊性 | より低い | 薄い切片でも脆くなりにくい |
| 製作 | 限られた成形能力 | 機械加工と粉砕が容易 |
| 反応性金属 | 制限なし | チタン合金などは扱えない。 |
| パート統合 | 難しい素材の移行 | 設計の柔軟性が向上 |
対鋳鉄と白鋳鉄
| カーバイド | 鋳鉄／白鉄 | |
|---|---|---|
| 硬度 | ずっと安定している | 特性のばらつき |
| グレードの範囲 | より広い柔軟性 | 限定合金 |
| 耐食性 | 大幅に改善 | 化学攻撃を受けやすい |
| コンポーネント・サイズ | 小皿＆パーツ | 嵩上げが可能 |
| 製作 | 制御された粉末冶金プロセス | 鋳造欠陥の可能性 |
あらゆる競合材料の中で、超硬合金は、極めて要求の厳しい用途で要求される硬度、強度、耐薬品性、耐熱性の優れた組み合わせを提供する。高度な粉末製造と、さまざまな炭化物組成や微細構造を設計できる能力により、高価格にもかかわらず、なくてはならない存在となっている。
長所と短所
メリット
- 耐摩耗性に優れた硬度
- 高温でも強度を維持
- 化学的に非常に不活性
- カスタマイズ可能な組成と微細構造
- 一貫した均質な特性
- 軽量でコンパクトな部品設計が可能
制限事項
- 破壊靭性が低く脆い
- 複雑な形状の製造に挑戦
- スチールの代替品よりも高いコスト
- 加工後の修理や修正が容易でない
- 高温での使用を制限するコバルトバインダーが必要
- 従来の工具では加工が難しい
慎重なグレーディングの選択、設計の選択、製造工程の最適化により、短所を軽減しつつ、多くの長所を十分に享受することができる。
よくあるご質問
Q: 超硬プレートは食品/医薬品に接触する用途に適していますか？
A: はい、コバルトを含まず、ISO 23529などの規格に適合したグレードは安全に使用できます。耐食性と無孔質性により、細菌の付着も最小限に抑えることができます。
Q: 磨耗した小さなライナー部品には、どのような厚み範囲がありますか？
A: 厚さ2mmまでのミニチュア・プレートで、超硬合金の粒径が1ミクロン程度と非常に細かいものであれば、プレス加工と研削加工で製造可能です。厚い部分はろう付けが可能です。
Q: 超硬ライナーを現場で取り付けて、より早く修理することはできますか？
A: はい、精密なプレハブの交換可能な超硬プレートモジュールは、適切なネジ、クランプ、シールを使用して素早く取り付けられるように設計できます。
Q: 超硬合金表面に付着したオイル、グリース、カーボンの洗浄方法は？
A: 金属のほとんどの化学薬品/溶剤による洗浄手順は、炭化物にも適用できます。適合する非危険性の脱脂剤を選択するようにしてください。
Q: サプライヤーはどのような基準に準拠すべきですか？
A: 評判の良い超硬メーカーは、ISO 513、ASTM B274、環境基準などの冶金標準に加え、ISO 9001に準拠した品質システムに従っているはずです。
結論
超硬平板は比類のない磨耗寿命を提供し、多くの産業に貢献するため、戦略的に重要なエンジニアリング材料となっています。このガイドでは、読者の皆様がデータに基づいた最適な選択を行えるよう、組成、特性、用途の基礎を解説しています。ご質問はこちらまで！
